DE102020003777A1

DE102020003777A1 - Verfahren zur Überwachung eines Getriebes mit einem Temperatursensor und Getriebe

Info

Publication number: DE102020003777A1
Application number: DE102020003777.1A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Götzmann; Meinhard Schumacher
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2021-01-21
Also published as: EP3999818C0; EP3999818A1; WO2021008724A1; EP3999818B1

Abstract

Verfahren zur Überwachung eines Getriebes mit einem Temperatursensor und Getriebe,wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Getriebe zumindest teilweise mit Schmieröl befüllt wird,so, dass der Temperatursensor im Schmieröl angeordnet ist,wobei dem Getriebe eine vorzugsweise konstante Leistung zugeführt wird,wobei ein erster Verlauf der Temperatur erfasst und abgespeichert wird,wobei in einem zweiten Verfahrensschritt ein zweiter Verlauf der Temperatur erfasst und abgespeichert wird, insbesondere über eine gleich lange Zeitspanne,wobei in einem dritten Verfahrensschritt bestimmt wird, ob der zweite Verlauf ein zulässiges Maß an Abweichung vom ersten Verlauf überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Getriebes mit einem Temperatursensor und ein Getriebe.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Getriebe mit Schmieröl befüllt ist.
Aus der DE 101 29 072 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Verfahren zum Bestimmen des Ölfüllstandes bekannt.
Aus der US 2009 / 0 240 390 A1 ist ein Verfahren für Komponenten-Beobachtung bekannt.
Aus der DE 101 42 751 A1 ist eine Vorrichtung bei einem Antrieb bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit in einer Anlage mit Getrieben weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei dem Getriebe nach den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zur Überwachung eines Getriebes mit einem Temperatursensor sind, dass
in einem ersten Verfahrensschritt das Getriebe zumindest teilweise mit Schmieröl befüllt wird,
so, dass der Temperatursensor im Schmieröl angeordnet ist,
insbesondere wobei im insbesondere von einem Gehäuse des Getriebes umgebenen Innenraum des Getriebes der Temperatursensor innerhalb des Schmieröls, insbesondere unterhalb des Ölpegels des Schmieröls, angeordnet ist,
wobei dem Getriebe, insbesondere der eintreibenden Welle des Getriebes, eine vorzugsweise konstante Leistung zugeführt wird,
wobei ein erster Verlauf der Temperatur erfasst und abgespeichert wird, insbesondere über eine Zeitspanne, insbesondere die mindestens dem Dreifachen der auf die Erwärmung des Getriebes bezogenen Zeitkonstanten entspricht,
wobei in einem zweiten, insbesondere zeitlich dem ersten Verfahrensschritt nachfolgenden, Verfahrensschritt ein zweiter Verlauf der Temperatur erfasst und abgespeichert wird, insbesondere über eine gleich lange Zeitspanne,
wobei in einem dritten, insbesondere zeitlich dem zweiten Verfahrensschritt nachfolgenden, Verfahrensschritt bestimmt wird, ob der zweite Verlauf ein zulässiges Maß an Abweichung vom ersten Verlauf überschreitet.
Von Vorteil ist dabei, dass am Temperaturverlauf ein Ölverlust erkennbar ist. Denn sobald der Ölverlust derart groß ist, dass der Sensor oberhalb des Ölpegels angeordnet ist, ist ein veränderter Temperaturverlauf beim Zuführen einer konstanten Leistung an das zuvor abgekühlte Getriebe detektierbar. Erfindungsgemäß wird aus dem veränderten Temperaturverlauf auf den Ölverlust geschlossen und eine Warninformation angezeigt oder herausgegeben.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im ersten Verfahrensschritt die beim ersten Verlauf stationär sich einstellende Temperatur, also erste stationäre Temperatur, bestimmt,
wobei im zweiten Verfahrensschritt die beim zweiten Verlauf stationär sich einstellende Temperatur, also zweite stationäre Temperatur, bestimmt wird,
wobei im dritten Verfahrensschritt die Messwerte des zweiten Verlaufs um die Differenz zwischen der ersten und zweiten Temperatur vermindert werden und danach bestimmt wird, ob der um die Differenz verminderte zweite Verlauf ein zulässiges Maß an Abweichung vom ersten Verlauf überschreitet. Von Vorteil ist dabei, dass die Umgebungstemperatur berücksichtigbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zu jedem Zeitpunkt die Temperaturdifferenz zwischen der jeweiligen Temperatur des ersten Verlaufs und der Temperatur des zweiten Verlaufs bestimmt und aus den so bestimmten Temperaturdifferenzen wird ein Maß an Abweichung zwischen dem zweiten Verlauf und dem ersten Verlauf bestimmt,
wobei eine Warninformation angezeigt und/oder weitergeleitet wird, wenn das Maß unzulässig groß wird, insbesondere also einen Schwellwert überschreitet. Von Vorteil ist dabei, dass die Bestimmung sehr einfach ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als Maß an Abweichung die Summe oder die Wurzel aus der Summe der Quadrate der Temperaturdifferenzen oder die Summe der Beträge der Temperaturdifferenzen bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und schnelle Bestimmung ermöglicht ist.
Wichtige Merkmale bei dem Getriebe zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass das Getriebe von einem Elektromotor angetrieben wird,
wobei ein Mittel zur Erfassung des Motorstroms und der Motorspannung des Elektromotors in einem den Elektromotor speisenden Wechselrichters oder Umrichters angeordnet ist,
wobei zumindest eine Signalleitung des Temperatursensors zur Signalelektronik des Wechselrichters führt und/oder die Signalelektronik als Auswerteeinheit für die Signale des Temperatursensors fungiert.
Von Vorteil ist dabei, dass die Auswertung der Signale des Sensors nahe bei der Erfassung ausführbar ist und die Ergebnisse der Auswertung, insbesondere das Erkennen eines Ölverlustes schnell und direkt in eine Aktion umwandelbar ist, insbesondere beispielsweise in ein sicherheitsgerichtetes Anhalten des Antriebs.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist ein beispielhafter mehrtägiger Temperaturverlauf eines Getriebes dargestellt, das nachts abgeschaltet wird und tagsüber betrieben wird.
In der 2 sind ein erster zeitlicher Temperaturverlauf 1 bei erstem Ölstand und ein zweiter zeitlicher Temperaturverlauf bei erstem Ölstand

Wie in der 1 gezeigt, verändert sich die Temperatur beim Betreiben des Getriebes. Beispielsweise wird das Getriebe nachts nicht betrieben, so dass die Temperatur des Getriebes absinkt. Das Betreiben während des Tags erhöht hingegen die Temperatur.
Das Getriebe ist zumindest teilweise mit Schmieröl befüllt. Ein Temperatursensor ist im Innern des Getriebes angeordnet, insbesondere unterhalb des vorgesehenen Ölpegels.
Zu diesem Ölpegel gehört ein charakteristischer Temperaturverlauf, wie in 2 als Temperaturverlauf 1 gezeigt. Denn bei zeitlich konstanter Drehzahl der Abtriebswelle des Getriebes und bei vom Getriebe an der abtreibenden Welle abgegebenem, zeitlich konstantem Drehmoment steigt die Temperatur gemäß einem Temperaturverlauf 1 an, welcher wesentlich bestimmt ist durch die Masse des im Innenraum des Getriebes eingefüllten Schmieröls.
Denn bei einer geringeren Menge an eingefülltem Schmieröl ergibt sich wegen der geringeren Wärmekapazität ein anfangs steilerer Temperaturverlauf 2, insbesondere Temperaturanstieg. Außerdem ist der Temperatursensor gegebenenfalls oberhalb des Ölpegels angeordnet, so dass eine schnellere Abkühlung im Bereich des Sensors Auswirkungen hat.
Die stationär sich einstellendes Temperatur ist aber unabhängig von der in das Getriebe eingefüllten Ölmenge gleich. Denn diese stationär sich einstellendes Temperatur hängt wesentlich ab von dem Wärmeübergangswiderstand vom Innenraum zur Umgebung hin.
Dabei wird bei allen Temperaturverläufen der gleich große und gleichartige Antriebsleistungsverlauf zugrunde gelegt und/oder der gleich große und gleichartige, an der abtreibenden Welle des Getriebes abgegebene Leistungsverlauf.
Somit ist also am Temperaturverlauf erkennbar, ob die Ölmenge vom vorgesehenen Wert unzulässig abweicht und/oder ob der Ölpegel oberhalb oder unterhalb des Temperatursensors angeordnet ist.
Das Getriebe wird von einem Elektromotor angetrieben, dessen ans Getriebe übertragene Leistung messbar ist. Hierzu wird vorzugsweise aus dem erfassten Motorstrom und der erfassten Motorspannung die Leistung des Elektromotors bestimmt.
Erfindungsgemäß wird zu einem ersten Zeitpunkt, insbesondere bei Inbetriebnahme, der Verlauf der vom Sensor erfassten Temperatur erfasst, wobei die Leistung des Elektromotors einen konstanten Wert aufweist.
Die stationär sich einstellende Temperatur wird als erste stationäre Temperatur bezeichnet und aus dem Verlauf bestimmt, wenn die Zeitdauer des Zuführens der konstanten Leistung genügend groß ist, insbesondere mindestens dem Dreifachen der Zeitkonstanten bei der Erwärmung entspricht.
Zu einem späteren Zeitpunkt, also im Betrieb des Getriebes, wird wiederum der Verlauf der vom Sensor erfassten Temperatur bestimmt und daraus die als zweite stationäre Temperatur bezeichnet und aus dem Verlauf bestimmt bei möglichst gleich langer Zeitdauer des Zuführens der konstanten Leistung.
Die Messwerte des zweiten Verlaufs werden um die Differenz zwischen der ersten und zweiten Temperatur vermindert, so dass die Umgebungstemperatur keinen Einfluss auf die weitere Auswertung der Verläufe hat.
Danach wird zu jedem Zeitpunkt die Temperaturdifferenz zwischen der ersten und zweiten Temperatur bestimmt und daraus ein Maß an Abweichung voneinander bestimmt. Hierzu ist beispielsweise die Summe der Quadrate der Temperaturdifferenzen oder die Summe der Beträge der Temperaturdifferenzen bestimmt. Wenn die Summe oder die Wurzel aus der Summe einen zulässigen Mindestwert, also ein zulässiges Maß an Abweichung, überscheitet, wird eine Warnung herausgegeben, also eine Warninformation angezeigt und/oder an einen übergeordneten Rechner gemeldet, da der Ölpegel bei Erfassung des zweiten Verlaufs insbesondere mit hoher Wahrscheinlichkeit unterhalb des Sensors liegt.
Bezugszeichenliste

1: zeitlicher Temperaturverlauf bei erstem Ölstand
1: zeitlicher Temperaturverlauf bei zweitem Ölstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10129072 A1 [0003]
DE 10142751 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Getriebes mit einem Temperatursensor, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Getriebe zumindest teilweise mit Schmieröl befüllt wird, so, dass der Temperatursensor im Schmieröl angeordnet ist, insbesondere wobei im insbesondere von einem Gehäuse des Getriebes umgebenen Innenraum des Getriebes der Temperatursensor innerhalb des Schmieröls, insbesondere unterhalb des Ölpegels des Schmieröls, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Getriebe, insbesondere der eintreibenden Welle des Getriebes, eine vorzugsweise konstante Leistung zugeführt wird, wobei ein erster Verlauf der Temperatur erfasst und abgespeichert wird, insbesondere über eine Zeitspanne, insbesondere die mindestens dem Dreifachen der auf die Erwärmung des Getriebes bezogenen Zeitkonstanten entspricht, wobei in einem zweiten, insbesondere zeitlich dem ersten Verfahrensschritt nachfolgenden, Verfahrensschritt ein zweiter Verlauf der Temperatur erfasst und abgespeichert wird, insbesondere über eine gleich lange Zeitspanne, wobei in einem dritten, insbesondere zeitlich dem zweiten Verfahrensschritt nachfolgenden, Verfahrensschritt bestimmt wird, ob der zweite Verlauf ein zulässiges Maß an Abweichung vom ersten Verlauf überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt die beim ersten Verlauf stationär sich einstellende Temperatur, also erste stationäre Temperatur, bestimmt wird, wobei im zweiten Verfahrensschritt die beim zweiten Verlauf stationär sich einstellende Temperatur, also zweite stationäre Temperatur, bestimmt wird, wobei im dritten Verfahrensschritt die Messwerte des zweiten Verlaufs um die Differenz zwischen der ersten und zweiten Temperatur vermindert werden und danach bestimmt wird, ob der um die Differenz verminderte zweite Verlauf ein zulässiges Maß an Abweichung vom ersten Verlauf überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Zeitpunkt die Temperaturdifferenz zwischen der jeweiligen Temperatur des ersten Verlaufs und der Temperatur des zweiten Verlaufs bestimmt wird und aus den so bestimmten Temperaturdifferenzen ein Maß an Abweichung zwischen dem zweiten Verlauf und dem ersten Verlauf bestimmt wird, wobei eine Warninformation angezeigt und/oder weitergeleitet wird, wenn das Maß unzulässig groß wird, insbesondere also einen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Maß an Abweichung die Summe oder die Wurzel aus der Summe der Quadrate der Temperaturdifferenzen oder die Summe der Beträge der Temperaturdifferenzen bestimmt wird.
Verfahren zur Überwachung eines Getriebes mit einem Temperatursensor, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Getriebe zumindest teilweise mit Schmieröl befüllt wird, so, dass der Temperatursensor im Schmieröl angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Getriebe eine konstante Leistung zugeführt wird, wobei ein erster Verlauf der Temperatur erfasst und abgespeichert wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt ein zweiter Verlauf der Temperatur erfasst und abgespeichert wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt bestimmt wird, ob der zweite Verlauf ein zulässiges Maß an Abweichung vom ersten Verlauf überschreitet, wobei im ersten Verfahrensschritt die beim ersten Verlauf stationär sich einstellende Temperatur, also eine erste stationäre Temperatur, bestimmt wird, wobei im zweiten Verfahrensschritt die beim zweiten Verlauf stationär sich einstellende Temperatur, also eine zweite stationäre Temperatur, bestimmt wird, wobei im dritten Verfahrensschritt die Messwerte des zweiten Verlaufs um die Differenz zwischen der ersten und zweiten Temperatur vermindert werden und danach bestimmt wird, ob der um die Differenz verminderte zweite Verlauf ein zulässiges Maß an Abweichung vom ersten Verlauf überschreitet.
Getriebe zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei ein Mittel zur Erfassung des Motorstroms und der Motorspannung des Elektromotors in einem den Elektromotor speisenden Wechselrichters oder Umrichters angeordnet ist, wobei zumindest eine Signalleitung des Temperatursensors zur Signalelektronik des Wechselrichters führt und/oder die Signalelektronik als Auswerteeinheit für die Signale des Temperatursensors fungiert.